
常用(yòng)實驗動物(wù)的眼部比較解剖學(續)
前言
眼(yǎn)部解剖結構的種屬間差異,可改變藥(yào)物在眼內局部相互作(zuò)用的方式,無論是眼部局部給藥還是全身(shēn)給藥。因此,了解(jiě)這些種屬間(jiān)的差異,以及它們如何影響(xiǎng)藥物在眼(yǎn)部的安全性(xìng)或藥效數據是非常重(chóng)要的。眼睛是(shì)一(yī)個複雜的組織係統,整合成一個(gè)功能性的感覺器官。
書接上回《常用實驗動物的眼部比較解剖學》,本文咱(zán)們繼續討論(lùn)眼部其它組織的解剖等特(tè)點(diǎn)。
07、 房水
房水(shuǐ)是(shì)一種透明的(de)水(shuǐ)樣液體,含有離子、蛋白質和(hé)其他營養物(wù)質。它為角膜、晶狀體(tǐ)、小梁網等(děng)無(wú)血(xuè)管的結構提供營養,並清除廢物。它在維持眼壓(yā)、眼球形(xíng)狀,以(yǐ)及眼睛的屈光係統(tǒng)等方麵起著重(chóng)要作用。
房水處於相對快速流動的恒定狀態,並受晝(zhòu)夜(yè)波動的影響。流速是評估藥物在眼(yǎn)前節的相對(duì)動力學時的一個重要考慮因素。當評價藥物在眼前節的相對動力學時,流速是(shì)一個重要的考慮因素。較(jiào)高的流速可能有助於增加清除率。完全循環周轉(zhuǎn)可能隻需要一個(gè)小時。各種屬的平(píng)均房水流速見表1.4,平均房水量見表1.5。
表1.4 平均房水流速(μL/min)
表1.5 平均房水量(μL)
08、虹膜(mó)、睫(jié)狀體、小梁網和房水
虹膜是肌肉發達的隔膜,通過放大或縮小瞳孔來控製進入眼內的(de)光線量。它是圓環(huán)狀(zhuàng)的(de),除了豬的虹膜是一個具(jù)有豎直裂縫的橢(tuǒ)圓(yuán)形。虹膜將房水分隔為兩個腔室。前房代表角(jiǎo)膜和虹膜之間的空間,後房代表(biǎo)晶狀體和虹膜之間的空(kōng)間。虹膜在虹膜角膜角(jiǎo)(前房角)與角膜相連。
睫狀體位於後房,負責房水的產生、晶狀體調節和房水經葡萄膜鞏膜外流。睫狀體主要(yào)由睫狀肌組成,但具有(yǒu)絨毛樣的放射狀(zhuàng)突起,其被稱為睫狀突,並負責房水的產生。睫狀突也通過被稱為懸韌帶的蛋白絲與晶(jīng)狀體相連。懸韌帶將晶狀體固定在適當的位置,並允許(xǔ)睫狀肌對晶狀體施加作用力以進行調節。
來源於血漿的房水由睫狀突的上皮細胞分泌到後房。它通過瞳孔流入前房,大部分經小梁網在虹(hóng)膜角膜角處流出。
位於前房虹(hóng)膜角膜角的小梁網由交聯的膠原(yuán)纖(xiān)維網和一些內皮樣細胞組成。它將(jiāng)房水(shuǐ)過濾入Schlemm管(並非(fēi)所有種屬中均(jun1)存在)、集液管、房水靜脈,最後進入靜脈循環。這構成了常規的流(liú)出途徑,占房水流出的大部分。小梁網損傷(shāng)或虹膜角膜角變(biàn)窄可導致流出量改變,引起眼內壓升高(gāo)或下降。
房水流(liú)出的非常(cháng)規途徑,又稱葡萄膜鞏膜途徑,包括房(fáng)水經(jīng)睫狀體上腔引流至鞏(gǒng)膜和脈絡膜。它很(hěn)難測量,因此,與實際排出的房(fáng)水量相(xiàng)關的數值範圍很廣(guǎng)。一些人估計它可(kě)能是一個主要的房(fáng)水流出通道(dào)。例如,有報道,在人類中葡萄膜鞏膜途(tú)徑可占房水總流出的 4-60%,在兔中占 3-8%,而在非人靈長類動物中高達 60%。目前,認為該途徑是實驗動物(wù)房水的次要流出途徑。
09、晶狀體
晶狀體(tǐ)可對入射光(guāng)焦點(diǎn)進行最終微調,它由3個(gè)主要部(bù)分組成:
晶狀體囊:晶(jīng)狀體囊是包圍晶狀體的膠原膜,通過彈性張力(lì)提供支撐(chēng)。
晶狀體上皮:該結構(gòu)位於前囊膜下方的一層。晶狀體上皮細胞提供穩態支持,並具有再生能力(lì)。隨著年齡的增長,它們遷移到晶(jīng)狀體赤道(dào)部,壓縮成細長(zhǎng)形式,失去細胞核,成為(wéi)新的晶狀體纖維。
晶狀體纖維:晶狀體纖維是含有晶狀(zhuàng)體蛋白的(de)細長的透明細胞,晶狀(zhuàng)體蛋白對晶(jīng)狀(zhuàng)體的折射特性至關重要。晶狀體(tǐ)纖維沒有散射光的內部細胞器,如細胞核、內質網和線粒體。它們依靠房水提供(gòng)營養和清除廢物(wù)。晶狀體纖維分為皮質和核。晶狀體(tǐ)蛋白(bái)是一組結(jié)構複雜的水溶性蛋白(bái)質,在晶狀體纖維內(nèi)排列緊密,以增加晶狀體的折射率,同(tóng)時保持透明度。晶狀體纖維根據其“年齡”和位置分為皮質纖維和核纖維(wéi)。晶狀(zhuàng)體外層(céng)較新的、較軟的晶狀體纖維是皮質(zhì)纖維。隨著(zhe)年齡的增長,新的皮質纖(xiān)維的發(fā)育(yù)使其受到更多的壓迫。位於更中央,成為晶狀體核的(de)一部分的則是核纖維。晶狀體核隨著年齡的增長將變得更(gèng)大、更硬,因為更多(duō)的晶狀體(tǐ)纖維將被(bèi)整合入該區域。
各個物種的(de)晶(jīng)狀體大小和(hé)形狀不同,參見表 1.6。在齧齒類動物(wù)中,晶狀體約占整個眼睛體積的 70%。
在討論晶狀體的各區域時,術語類似於地球的描述。前極是指前表麵的中(zhōng)心,後極是後表(biǎo)麵的中心(xīn)。晶狀體在赤道處(chù)分為兩個(gè)半球,而赤道則是兩個極之間的(de)圓周。
表1.6 晶狀體形狀和尺寸比較
10、玻璃體
除小鼠和大鼠外,玻璃體占據(jù)了眼睛體積的大部分。玻璃體澄清、呈凝膠狀,主要由水(shuǐ)、一些透(tòu)明質酸、少量鹽和少量細胞所組(zǔ)成。它還具有(yǒu)由膠原蛋白和一些蛋白質組成的超微結(jié)構,使其具有凝膠樣的稠度。隨著玻璃體(tǐ)的老化,它變得不像凝(níng)膠,而更像水,且其無再生能力。被移除的玻璃體最終將被房水替代。玻璃體的流(liú)動已有報道(dào),但是否存在前後對流,或該流動是(shì)否為(wéi)與掃視性眼球運動相(xiàng)關的剪切力的結果,仍存在爭議。無論如何,玻(bō)璃體(tǐ)液並不是完(wán)全停滯的。
平均玻璃(lí)體體積見表 1.7。對於人類,報(bào)道的範圍約為(wéi) 3.5-5.4 mL,然而,如表所示。目(mù)前可接受的平均值為 4 mL。了解玻璃體的體積以及玻璃(lí)體腔的一般(bān)形狀,對於確定動物與人類的比例(lì)比較,在玻璃體注射的藥理學(xué)和毒理學研究中考慮供試品在玻璃體內的擴散,及其與視網膜神(shén)經感覺層的接觸是非常重要的。
表1.7 各種(zhǒng)屬平均玻璃體體積(mL)
11、眼底、視網膜和(hé)脈絡膜
“眼底”這個術語代表了當(dāng)有足夠的光源直接透過瞳孔進行觀(guān)察時,可以在眼睛後部(bù)看到的所有結構。它包括視神經乳頭、視網膜血管、視網膜神經感覺層、色素上皮層、反射絨氈層(對於(yú)存在該結構(gòu)的種屬)和脈絡膜血管(當其沒有被色素遮蔽時)。眼底視圖的(de)多樣性示例見圖 1.3。
圖(tú)1.3 a食蟹猴具有黃(huáng)斑和視盤,其(qí)眼(yǎn)底(dǐ)血管營養該區域,與人類(lèi)似;b 犬眼底顯示出反射性的絨氈(zhān)層;貓類似。c 小型(xíng)豬的眼底有色素變化,在(zài)其視神經乳(rǔ)頭上(shàng)方的(de)無色素區域可見脈絡膜血管;d 白化兔子有髓鞘化的神經纖維和血管分布,在視(shì)神經乳頭上方和下(xià)方(fāng)有清晰(xī)可見的脈絡膜血管:e 白化大(dà)鼠具有從視神經乳頭處延伸的放射狀血管;小鼠類似。
顯然,各種屬間存在著較大的差異(yì),這對於種屬選擇和藥物相關眼部變化的(de)解釋均(jun1)很重要。人類的眼底與非人靈長類動物(wù)最為相似,包括黃斑和中心凹等其它實驗動物中所(suǒ)沒有的特殊結構。
視神經乳頭又稱視盤或盲點 (因該區域無視網膜神經感覺層),是視神經以及(jí)視網膜主要的動靜脈(mò)進入眼內的入口。它的髓鞘化(在大多(duō)數情況下)使其呈白色外觀。視神經乳頭在眼內的(de)位置可能(néng)有所(suǒ)不同,通常遠(yuǎn)離視力中心區域(圖 1.3)。在兔子中,髓鞘在視神經乳(rǔ)頭兩側的水平麵上延伸到(dào)神經纖維中。視神經乳頭也是(shì)杯狀的,兔子的視杯是各實驗動物中較深的。慢性眼壓升高(青光眼(yǎn)的特征)可影(yǐng)響視神經乳頭形狀和方向的改變。
視網膜血管為視網(wǎng)膜內層結構如間質細胞和神經節細胞提供營養。同時,視網膜血管(guǎn)係統為視網膜提供結構支(zhī)持,並幫助散(sàn)發(fā)與進入眼(yǎn)睛的光能相(xiàng)關的(de)熱量。大多數實驗動物以及人類在整個視網膜內層都(dōu)有發育良好的視網膜血管係統,稱為 holangiotic。而(ér)兔子是例外,其視網膜血管係統(tǒng)被(bèi)稱為 merangiotic,其中視網(wǎng)膜血管被限製為從視神經輻射的水平麵上的軸向血管(圖 1.4)。
圖1.4 兔眼底熒光素(sù)血管造影呈現merangiotic 血(xuè)管排列(liè)。其視網(wǎng)膜血管(guǎn)僅限於視網膜神經感覺層的一個小區域(左上角)。彩色插圖和箭頭示意造(zào)影片中血(xuè)管的一(yī)般區域
視網膜神經感覺層由數層結(jié)構所組成(圖1.5)。最外層是光感受器,由視錐細胞和視杆細胞組成,與光線反應,使視覺成為可能。一(yī)般而言,視錐(zhuī)細胞負責白天(tiān)的色覺 (波長由視錐細胞外段的視(shì)紫紅(hóng)質的亞型決定)和(hé)更高的視覺靈敏度。它們需要充(chōng)足的(de)光線才能發揮作用(yòng)。視杆細胞是為弱光的功能而設計的,視覺靈(líng)敏(mǐn)度較低(dī),對顏色不敏感。在大多數脊椎動物中(zhōng),視杆細胞的數量超過視錐細胞。隨後的層包括外核層,由光感受器的細胞(bāo)核組成。其次是外叢狀層,即光感受器和雙極細胞之間的突觸。而雙極細胞、無長突細胞、水平細胞和Müller細胞(bāo)位於內核層(céng)。這些細胞參與(yǔ)分子伴(bàn)侶和二次信號處理。這些細胞與神經節細胞層之間的突觸稱為內(nèi)叢狀層。神經(jīng)節細(xì)胞層(céng)包含(hán)神經(jīng)節細胞(bāo)體,在信號傳遞到大腦視覺皮層之前,神經節細(xì)胞體進一步處理信號(hào)。最內層,即神經纖維層,由神經節細胞的(de)軸突(tū)組成,它們走向並形成視(shì)神經。覆蓋在神經纖(xiān)維層上的是一層被稱為內界(jiè)膜的保護膜。
圖1.5 非人靈長類 NHP和 Sprague Dawley 白化大鼠視網膜(mó)細胞解剖結構的(de)比較,將視網膜色(sè)素上皮RPE 對準。注意 NHP 內核層和神經節細胞層中(zhōng)信號(hào)處理細胞的數量明顯較多。
該膜可作為玻璃體內注射藥物(如某些腺相關病毒(AAV)載體)的屏障,防止暴露於潛在的細胞結構。這些視網(wǎng)膜內的細胞厚度或數量(liàng)因位置而異,從中央(通常細胞密度較高,視覺較敏銳)到周邊(通常(cháng)信號處理細胞/感光細胞較少)皆(jiē)不同。這些層的組成也可能因物種不同而有很大的差異。圖 1.5 比較了食蟹猴視網膜和 Sprague Dawley 大鼠視網膜的顯微鏡視圖(tú)。猴子是一種以視覺為導向(xiàng)的動物,而夜行性的大鼠視力相當差(在(zài)黑暗環境(jìng)中不需要良好的視力),這可從兩隻眼睛複(fù)雜程度的相對差異(yì)中明顯看出。
大多數動物(wù)的視網膜上(shàng)都有一個視錐細胞密度較(jiào)高的區域,用於增加視覺(jiào)敏銳度。它通常在視網(wǎng)膜的中央區城(chéng),該中央區域的視覺往往是(shì)最重(chóng)要的,但並不總是如此(兔是一個(gè)例外(wài))。在人類和非(fēi)人靈長類動物中,該區域稱為黃斑(bān)。在黃斑中有一個較小 (1-2 mm)的區域被稱為(wéi)中心凹,僅含有視錐細胞,負責大多數高分辨率的日間視覺。黃斑由於其淡黃色的色素沉著,易於被發現。該色素可以過(guò)濾(lǜ)紫(zǐ)外線,具有保護作用。中(zhōng)心凹區(qū)域缺(quē)乏常見的視網膜細胞和視網膜血管,以使光線以盡可能少的中斷(duàn)到達光(guāng)感受器(圖 1.6)。這導致(zhì)視網膜的凹陷,其(qí)即為黃斑中心凹(圖 1.7)。
圖1.6食蟹猴黃(huáng)斑區的熒光血管造影圖,顯示中心凹無血管區(直徑約 1 mm)
圖1.7 食蟹猴黃斑中心凹的 H&E 組織學切片(piàn)
在其它物種中,視錐細胞集中的(de)區域(yù)根據其形狀通常被稱為中央區域或條紋狀視覺區域。圖 1.8 顯示了其形狀和一(yī)般位置的一些示例。由(yóu)於缺乏黃斑中存在的黃色色素,因此難以肉眼檢測。
圖(tú)1.8 視神經乳頭 ONH 和中央/條紋狀視覺區域(yù)(暗區)的相對位置示例。(a)人和非人靈長類動物 (b)犬(c)小型豬(d)兔。值得注意的是,覓食/狩獵(liè)的物種具有(yǒu)更集中的視錐細胞,而(ér)地麵生存的兔(豬物(wù))主要關注從上方(fāng)接近的捕食(shí)者,具有(yǒu)較高的視(shì)覺區域排列。S上側,I下(xià)側,N 鼻側(cè),T顳側
在光感受器(qì)下麵是一層上皮細胞(bāo),稱為視(shì)網膜色素上皮(RPE),即使是白化的動物。這些細胞負責光感(gǎn)受器的維持和營養。它們僅鬆散地附著在光感受器上,因此,該連接處是視網膜脫離的主要位置,無論是在體內還是在組織學處理過(guò)程中。在非(fēi)白化動物中,這些細胞含有不同程度的黑色(sè)素。
透明絨氈層是一種藍色/綠色/黃色的反射層,在非臨(lín)床研究的實驗動物中,僅犬和貓才有此層結構。其大小因動物而異,位於眼底上(shàng)半部。人們認為,這種結構的反射特性在昏暗的(de)光線情況下反射(shè)加強了光線,從而增強了弱光視覺。然而,由於光線現在(zài)是彌散的,它不會增加視覺(jiào)的敏銳度。具有絨(róng)氈層的物種之間存在各種結構(gòu)差異。犬和貓在 RPE 下方的脈絡膜區域均有一層層狀細胞,因此,它可被認為是脈絡膜層的一部分。該層細(xì)胞呈細長多邊形,它們含有杆(gǎn)狀結構,通常與視網膜平行排列。其細胞深度、杆狀結構的數量以及(jí)它們的精確(què)定位都會影(yǐng)響所反(fǎn)射的波長(顏色)。在具有反射性絨氈層的眼睛中,覆蓋在 RPE 上的色素較少或根本沒有(yǒu)色素(否則會破壞放大光線的目的),從而使絨氈層的顏色(sè)顯示出來。據報道,犬的眼睛中心厚度範圍為 18-20 層細胞(bāo),而貓的眼睛中心略厚,約為 35 層細胞。這(zhè)一層(céng)結構對藥物在眼(yǎn)內的藥代動力學(xué)/組織分布的潛在作用尚不清楚(chǔ)。已有文獻證(zhèng)明 Bruch 膜在絨氈(zhān)層區域更薄或不存在(zài)。
與視網膜相(xiàng)關的最外層是脈(mò)絡(luò)膜。脈絡膜是(shì)由多種色素組成的血管層,可為外層視網膜提(tí)供營養並清除(chú) RPE 和光感受器中的廢物。在脈絡(luò)膜的最(zuì)內層區域,在RPE 層下方有一(yī)個稱為 Bruch 膜的結構。該結構有5層(céng),其厚度為2-4 μm。它是血-視網(wǎng)膜屏(píng)障的重要組成部分,隨年齡增長有增厚的趨勢。RPE 須將營(yíng)養物質和廢物運輸路過 Bruch 膜,它與年齡相關的增厚被認為可能會導(dǎo)致廢物堆積和玻璃(lí)膜疣(yóu)(黃斑變性的前兆)的(de)形成。脈(mò)絡膜的最外層區城與(yǔ)鞏膜(mó)相(xiàng)鄰。鞏膜和(hé)脈絡膜之間的區城,即脈絡膜上(shàng)腔,可接受少量液體(tǐ)或混懸液的給藥,且已有報道稱這是長效給藥的另一眼內給藥途徑。
小 結
眼睛由許多單獨的組織組成,它們共同作用,聚焦(jiāo)反射光,捕獲圖像(xiàng),並通過視神經將該(gāi)圖像處理和傳輸(shū)到大腦。本篇中(zhōng)的解剖學描述討論了這些結構(gòu)的少量信息(xī),供從事眼(yǎn)部或毒理學研究的讀者了解。各結構的性質及其如何作為一個整(zhěng)體相互作用,可(kě)探索參考文獻中的更多內容。
參考文獻(xiàn)
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